基于PLECS的船舶中压直流综合电力系统仿真研究
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建模 与仿真 在设计研 发 阶段 能够成 为船舶 综合 电 力 系统 强有力 的设计和分 析工具 。商用 的数 字仿真 软 件 提 供 了丰 富 的模 型 库 供 用 户 使 用 。 文 献 [5】利 用 Matlab初步实现 了全 电力 推进船舶交 流 电力 系统 的数
字仿 真 ,具有 进 行 稳 态 、动 态 仿 真 和谐 波 分 析 的功 能 ;文 献 [6阡0用 PSCAD实现 了船舶 中压 交流综 合 电 力系统 的数 字仿真 ;文献[7]基 于 Simulink完 成了低压 直流 电力 系统 的建模与 仿真 ,利用 自主构建 的模型解 决 了系统结 构复杂 ,仿真速度 慢 的缺点 ;文献 [8】开展 了初步 的 中压 直流综合 电力系 统 的数字 仿真 ,但是其 研究 的工况较为单一 ,控制方式较为 陈旧。
CHEN G Y in·zhong,LI Li-hong,Y AN Y ang,D U Jiห้องสมุดไป่ตู้n—w ei
(China Ship Research and Development Academy,Beijing 100192,China)
Abstract:Aiming at shipboard medium voltage DCM VDC integrated power system,the structure and characteristic of the system is analyzed in this paper.The mathematical model of t he system ,including prime-m over,generator,propulsion motor an d four—quadrant propeller load is proposed.Then the simulation model of M VDC shipboard integ r ated power system is established in PLECS simulation software,an d the num er ic simulation of the normal and emergency operating conditions such as start,speed up and crash back is ca ̄ied out.The simulation of the nor m al and emergency conditions f or the whole system is then achieved.The simulation results validate the research of the numerical simulation for t he shipboard M VDC integr ated power system ,which can provide simulation tools in t he early design stage f or the system.
第 38卷 第 4期 2016年 4月
舰 船 科 学 技 术
SHIP SCIENCE AND TECHN0L0GY
VOl|38.No.4 Apr.,2016
基于 PLECS的船舶中压直流综合 电力系统仿真研究
程垠 钟 ,李莉红 ,晏 阳,杜剑 维 (中 国舰 船研 究 院 ,北京 100192)
摘 要 :针对船舶 中压直 流综 合电力系统 ,分 析系统的结构 和特 性。给 出船舶 中压直流综合 电力 系统的机理 模 型 ,包 括 原 动 机 、 发 电 机 、推 进 电 机 和 四象 限负 载 等 。在 PLECS软 件 中 建 立 船 舶 中压 直 流 综 合 电力 系 统 的 仿 真 模 型 ,实 现 了 系统 起 动 、加 速 和 突 然倒 车 等 正 常 和 极 端 工 况 的数 字 仿 真 ,仿 真 结 果 验 证 了本 文所 进行 的 数 字 仿 真 研 究 的正 确 性 ,能 够 为 系 统 的 早 期设 计 提 供 仿 真 工 具 。
Key words:shipboard integrated power system ; M VDC; Simulation
0 引 言
随着船舶现代化 的发展 ,船舶综合 电力推进 [1 已经 逐 渐 成 为 船 舶 的 主 流 推 进 方 式 。 采 用 中 压 直 流 (Medium Voltage DC,MVDC)配 电的船舶综合 电力 系 统 除了具备船舶 综合 电力系统本 身的优点外 ,还具有 能够 提高系统 的功率密度 、节省 空间 、提 高系统 的效 率等潜 在 的优点 ,因而成 为 了船舶 综合 电力 系统未来 的发展趋势 [2. 。然而 ,与优点相对应 的是 系统复 杂程 度 和控制 难度 的大大增 加 ,需要 有效 的分析 和研 发 工具从而充分发挥 MVDC系统的优点 。
从 以往 国内外 进行 的船舶 综合 电力 系统数 字仿真 研究来 看 ,针对 交流配 电系统 的仿真研 究较 多 ,也较 为成 熟 ;而 针对 直 流 配 电 系统 的仿 真研 究 则 刚 刚 开 始 ,针对 MVDC系统 的数 字仿真则更加 匮乏 ,使用 的 模 型 、控 制方式 以及仿 真研究 的工况都 较具有 一定 的 局 限性 。本 文通 过 开展结 构 分析 、数 学模 型 等研究 , 实现 了船舶 MVDC综合 电力系统 的数字仿真 。
关键词 :船舶综合 电力 系统 ;中压 直流 ;仿真 中图 分 类 号 :TM743 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 : 1672—7619(2016)04—0087—06 doi:10.3404 ̄.issn.1672—7619.2016.04.018
Research on sim ulation of shipboard M VDC integrated power system based on PLECS
字仿 真 ,具有 进 行 稳 态 、动 态 仿 真 和谐 波 分 析 的功 能 ;文 献 [6阡0用 PSCAD实现 了船舶 中压 交流综 合 电 力系统 的数 字仿真 ;文献[7]基 于 Simulink完 成了低压 直流 电力 系统 的建模与 仿真 ,利用 自主构建 的模型解 决 了系统结 构复杂 ,仿真速度 慢 的缺点 ;文献 [8】开展 了初步 的 中压 直流综合 电力系 统 的数字 仿真 ,但是其 研究 的工况较为单一 ,控制方式较为 陈旧。
CHEN G Y in·zhong,LI Li-hong,Y AN Y ang,D U Jiห้องสมุดไป่ตู้n—w ei
(China Ship Research and Development Academy,Beijing 100192,China)
Abstract:Aiming at shipboard medium voltage DCM VDC integrated power system,the structure and characteristic of the system is analyzed in this paper.The mathematical model of t he system ,including prime-m over,generator,propulsion motor an d four—quadrant propeller load is proposed.Then the simulation model of M VDC shipboard integ r ated power system is established in PLECS simulation software,an d the num er ic simulation of the normal and emergency operating conditions such as start,speed up and crash back is ca ̄ied out.The simulation of the nor m al and emergency conditions f or the whole system is then achieved.The simulation results validate the research of the numerical simulation for t he shipboard M VDC integr ated power system ,which can provide simulation tools in t he early design stage f or the system.
第 38卷 第 4期 2016年 4月
舰 船 科 学 技 术
SHIP SCIENCE AND TECHN0L0GY
VOl|38.No.4 Apr.,2016
基于 PLECS的船舶中压直流综合 电力系统仿真研究
程垠 钟 ,李莉红 ,晏 阳,杜剑 维 (中 国舰 船研 究 院 ,北京 100192)
摘 要 :针对船舶 中压直 流综 合电力系统 ,分 析系统的结构 和特 性。给 出船舶 中压直流综合 电力 系统的机理 模 型 ,包 括 原 动 机 、 发 电 机 、推 进 电 机 和 四象 限负 载 等 。在 PLECS软 件 中 建 立 船 舶 中压 直 流 综 合 电力 系 统 的 仿 真 模 型 ,实 现 了 系统 起 动 、加 速 和 突 然倒 车 等 正 常 和 极 端 工 况 的数 字 仿 真 ,仿 真 结 果 验 证 了本 文所 进行 的 数 字 仿 真 研 究 的正 确 性 ,能 够 为 系 统 的 早 期设 计 提 供 仿 真 工 具 。
Key words:shipboard integrated power system ; M VDC; Simulation
0 引 言
随着船舶现代化 的发展 ,船舶综合 电力推进 [1 已经 逐 渐 成 为 船 舶 的 主 流 推 进 方 式 。 采 用 中 压 直 流 (Medium Voltage DC,MVDC)配 电的船舶综合 电力 系 统 除了具备船舶 综合 电力系统本 身的优点外 ,还具有 能够 提高系统 的功率密度 、节省 空间 、提 高系统 的效 率等潜 在 的优点 ,因而成 为 了船舶 综合 电力 系统未来 的发展趋势 [2. 。然而 ,与优点相对应 的是 系统复 杂程 度 和控制 难度 的大大增 加 ,需要 有效 的分析 和研 发 工具从而充分发挥 MVDC系统的优点 。
从 以往 国内外 进行 的船舶 综合 电力 系统数 字仿真 研究来 看 ,针对 交流配 电系统 的仿真研 究较 多 ,也较 为成 熟 ;而 针对 直 流 配 电 系统 的仿 真研 究 则 刚 刚 开 始 ,针对 MVDC系统 的数 字仿真则更加 匮乏 ,使用 的 模 型 、控 制方式 以及仿 真研究 的工况都 较具有 一定 的 局 限性 。本 文通 过 开展结 构 分析 、数 学模 型 等研究 , 实现 了船舶 MVDC综合 电力系统 的数字仿真 。
关键词 :船舶综合 电力 系统 ;中压 直流 ;仿真 中图 分 类 号 :TM743 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 : 1672—7619(2016)04—0087—06 doi:10.3404 ̄.issn.1672—7619.2016.04.018
Research on sim ulation of shipboard M VDC integrated power system based on PLECS